MINUMAN BERKAFEIN NON-KOPI
Sri Mulato [cctcid.com]
PENDAHULUAN
Kafein sering diasosiasikan hanya berasal dari minuman kopi. Padahal dewasa ini, berbagai lapisan masyarakat tanpa disadari telah mengkonsumsi kafein dari sumber non-kopi. Satu di antaranya adalah minuman berenergi [energy drinks]. Minuman ini memberikan 2 efek fungsional sekaligus. Pertama, menggugah dan menjaga kesegaran otak. Kedua, menjamin ketersediaan energi esktra pada tubuh. Formulasi minuman berenergi merupakan gabungan antara kafein plus suplemen [gula, taurin, vitamin]. Disajikan dalam bentuk kemasan botol siap minum, serbuk dalam saset dan tablet berkarbonasi. Minuman ini pertama kali muncul di Amerika tahun 1949 dengan merk “Dr. Enuf”. Disusul pada tahun 1962, pabrik farmasi Taisho Jepang memproduksi “Lipovitan-D”. Dengan formula kafein plus taurin. Berperan untuk meningkatkan metabolisme energi dalam tubuh, memaksimalkan kinerja otot dan meminimalisir kelelahan tubuh. Pada tahun 1976, Jepang memasarkan lagi produk baru merk “Krating Daeng”. Selain kafein dan taurin, minuman ini diperkaya dengan multi-vitamin B. Minuman berenergi mulai mengglobal setelah tahun 1984. Pengusaha Austria Dietrich Mateschiz bermitra dengan produsen “Krating Daeng”. Menelurkan minuman berenergi dengan formula dan merk baru bernama “Red Bull”. Berbahan baku kombinasi antara kafein, taurin, multi-vitamin B dan berkarbonasi. Penggunaan kafein semakin luas, merambah ke industri farmasi dan kosmetika. Serapan pasar kafein tahun 2022 – 2027 tumbuh sebesar 7,20 %. Nilai transaksi kafein global pada tahun 2027 ditaksir mencapai US $ 23,30 milyar. Mengimbangi permintaan pasar yang semakin tinggi, produksi kafein tidak bisa lagi bertumpu pada bahan alami, tetapi harus juga dibuat secara sintetis.
KOPI vs MINUMAN ENERGI
Peran Senyawa Kafein
Salah satu senyawa penciri minunan kopi dan minuman berenergi adalah kafein. Senyawa ini termasuk stimulan ringan. Mampu mempengaruhi fungsi otak dan mengubah suasana hati, kesadaran pikiran dan emosi peminumnya. Seduhan kopi mengandung kafein alami yang terikut dalam biji kopi. Diproduksi oleh tanaman kopi sebagai metabolit sekunder untuk bertahan dari serangan hama dan penyakit. Kandungan kafein dalam biji kopi dipengaruhi oleh faktor genetik tanaman dan ekosistem tempat tumbuhnya. Kopi arabika hidup optimal pada ketinggian di atas 1000 m dpl dengan kisaran suhu lingkungan 20 – 22 oC. Serangan hama dan penyakit tanaman relatif ringan. Kadar kafein biji kopi arabika kurang dari 2 %. Sebaliknya, habibat kopi robusta di bawah 1000 m dpl. Suhu udara di kisaran 26 – 30 oC. Kondusif untuk perkembangan hama dan penyakit. Untuk bisa survive, tanaman kopi robusta perlu jumlah kafein lebih banyak. Kadar kafein kopi robusta mencapai 2,50 %. Pada kadar ini, secangkir seduhan kopi hanya mampu menstimulir kinerja otak maksimum 30 menit pertama setelah minum. Seseorang yang melakukan aktivitas fisik ekstra membutuhkan lebih banyak asupan kafein. Kadar kafein plus diterapkan pada formulasi minuman berenergi dan obat-obatan [Tabel 1].
Tabel 1. Kadar kafein beberapa jenis minuman, makanan dan obat.
Kesibukan sepanjang hari memaksa tubuh secara alami memproduksi hormon adenosin, hasil proses metabolisme. Hormon ini memunculkan signal bahwa tubuh mengalami kelelahan, memicu rasa kantuk dan akhirnya tertidur. Penangkal hormon adenosin adalah kafein. Setelah minum seduhan kopi, kafein akan diserap oleh plasma darah dalam waktu relatif singkat. Disalurkan secara merata ke seluruh tubuh. Berakhir di pembuluh darah otak. Kehadiran senyawa kafein di otak akan menganggu kinerja hormon adenosin. Keduanya saling berebut untuk bisa masuk lebih dulu ke dalam reseptor [pintu masuk] sel otak. Pada konsentrasi rendah, kafein akan menutup reseptor adenosin. Secara kimiawi, struktur molekul keduanya memiliki kemiripan. Sulit bagi reseptor mengenali masing-masing. Dengan ukuran molekul lebih kecil, kafein mampu bergerak lebih cepat. Memblokir pintu masuk sel otak lebih dulu. Membiarkan hormon adenosin tertinggal di luar sel. Menyebabkan kelelahan dan rasa kantuk menjadi hilang [Gambar 1].
Gambar 1. Mekanisme kerja adenosin dan kafein dalam sel otak.
Pada konsentrasi tinggi seperti yang terkandung dalam minuman berenergi, kafein mempengaruhi syaraf otak untuk melepaskan hormon adrenalin. Hormon ini berperan untuk mengendalikan respon tubuh melawan stres akibat kerja esktra keras. Detak jantung dan aliran darah semakin kencang diimbangi pelepasan energi hasil metabolisme gula. Badan lebih segar penuh energi.
Komposisi Kimia
Seperti tersirat dalam namanya, minuman berenergi dirancang menghasilkan energi ekstra dalam tubuh dengan durasi ketersediaan lebih lama. Melibihi yang dibutuhkan oleh tubuh pada aktivitas normal. Formulasi minuman berenergi ditambah dengan berbagai senyawa aktif untuk menstimulir kinerja sistem syaraf pusat. Secara bersamaan memacu laju metabolisme energi ekstra [Tabel 2].
Tabel 2. Perbandingan komposisi minuman berenergi dan minuman kopi.
Efek fungsional minuman berenergi muncul dari berbagai reaksi biokemis dalam tubuh. Keberadaan senyawa taurin [1000 mg/250 ml] mampu mempercepat laju metabolisme senyawa karbohidrat [gula] menjadi energi. Taurin adalah senyawa osmolit organik yang bersifat osmoprotektif. Berperan penting dalam melindungi sel pada saat mengalami defisit air, memacu metabolisme lemak menjadi energi, meningkatkan kelarutan vitamin dalam lemak dan menstimulir kinerja sistem syaraf. Selain taurin, produk minuman berenergi merk tertentu mengandung senyawa pelengkap, seperti ginseng dan gingko biloba. Keduanya berperan untuk memperkuat stamina dan daya tahan tubuh. Secara individual, masing-masing senyawa penyusun minuman berenergi mempunyai peran untuk mempengaruhi fungsi fisiologis organ tubuh lebih aktif [Tabel 3]. Secara kumulatif, sinergi taurin, kafein dan senyawa pelengkap dalam minuman berenergi akan merangsang sistem saraf pusat untuk memacu reaksi metabolisme energi di otot.
Tabel 3. Senyawa kimia dan fungsinya dalam minuman berenergi.
Metabolisme Energi
Metabolisme adalah proses mencerna asupan nutrisi makro makanan menjadi bentuk yang lebih sederhana dan mudah dikonversi menjadi energi. Tubuh memerlukan energi untuk mendukung fungsi dan aktivitas tubuh. Kebutuhan energi harus sebanding dengan intensitas keluaran energi yang dihasilkan dari proses matabolisme makanan. Besarnya intensitas keluaran energi antara lain dipengaruhi oleh jenis dan jumlah asupan nutrisi makro [karbohidrat, protein, dan lemak], nutrisi mikro [stimulan, vitamin] dan aktivitas fisik tubuh. Asupan bahan tambahan [suplemen] dalam jumlah yang memadai akan mendongkrak laju metabolisme untuk memproduksi energi ekstra dalam tubuh [Gambar 2].
Gambar 2. Intensitas keluaran energi berbagai jenis minuman.
Dengan kandungan zat gizi makro yang lengkap [gula] dan zat gizi mikro [kafein, taurin, vitamin], minuman berenergi bisa memacu proses metabolisme. Intensitas keluaran energi ekstra tersedia dalam jumlah yang cukup. Mayoritas minuman berenergi mengandung kafein sintetik. Bersifat mudah diserap oleh darah. Respon tubuh terhadap asupan minuman berenergi sudah mulai terasa pada menit ke 30. Puncak intensitas energi bisa diraih pada menit ke 90 diiringi keluaran energi sebesar 100 kkal [garis merah]. Efeknya menurun secara bertahap dengan berjalannya waktu. Pola yang sama terjadi setelah minum seduhan kopi [garis biru]. Dengan keluaran energi yang lebih rendah. Secangkir kopi hitam [tanpa gula] hanya mengandung 4 kkal. Konsumsi minuman teh [garis coklat] dan minuman ringan [garis hijau] kurang memberikan efek terhadap intensitas keluaran energi untuk tubuh. Kombinasi taurin dan kafein dalam minuman berenergi bisa memicu tekanan darah lebih tinggi daripada tekanan darah yang diakibatkan minum kopi saja. Pada konsentrasi tinggi seperti yang terkandung dalam minuman berenergi, kafein mempunyai efek pelepasan hormon adrenalin. Hormon ini akan menaikkan ritme detak jantung [berdebar], mempempercepat aliran darah ke otot-otot dan meningkatkan tekanan darah [Gambar 3].
Gambar 3. Tekanan darah peminum minuman berenergi.
Nilai sistolik dan diastolik peminum minuman berenergi cenderung lebih tinggi daripada peminum kopi. Namun, gejala peningkatan tekanan darah tersebut bersifat sementara. Tekanan darah akan kembali normal secara bertahap, setelah kafein dan taurin tereliminasi keluar dari tubuh.
KAFEIN SINTETIS
Awalnya, sumber kafein berasal dari tanaman [kopi, teh, mate da guarana]. Seiring dengan berjalannya waktu, kuantum produksi kafein alami tidak bisa lagi mencukupi permintaan industri minuman dan farmasi. Diperlukan substitusi kafein secara sintetik. Pertama kali ditemukan di akhir abad ke-19 oleh seorang ilmuwan Jerman, Hermann Emil Fischer. Sejak saat itu, kafein sintetik diproduksi secara massal dalam skala industrial. Kafein sintetik dibuat melalui beberapa tahap sebagai reaksi seperti berikut,
- awal reaksi antara senyawa 1-3-dimetil-4-amino-5-nitrosourasil dari senyawa dimetilurea dan siano asam asetat.
- reaksi pembentukan molekul cincin [ring] 1-3-dimetil-4-amino- 5-formaminourasil.
- reaksi asilasi [pemasukan gusus asetil], senyawa 1-3-dimetil-4-amino-5-formaminourasil terbentuk menjadi theofilin.
- akhir reaksi adalah pembentukan molekul kafein melalui proses dialkiasi [pemasukan gusus alkil] molekul theofilin.
Secara kimiawi, tahapan reaksi kafein sintetik disajikan pada Gambar 4 berikut,
Gambar 4. Reaksi sintesa kafein.
Struktur molekul antara kafein sintetik dan alami adalah sama, C8H10N4O2. Demikian juga, tidak ada perbedaan efek stimulasi keduanya terhadap tubuh dan otak. FDA [otoritas pengawas makanan dan obat di Amerika] tidak mensyaratkan pencantuman label kafein sintetis atau alami pada produk makanan dan minuman berkafein. Namun, masyarakat cenderung menyukai makanan atau minuman berbasis bahan alam. Untuk itu, para ahli mencari suatu metoda yang mampu mengidentifikasi perbedaan antara kafein alami atau sintetis. Metoda ini menggunakan teknik isotop karbon δ13 sebagai marka untuk mendeteksi secara molekular jenis dan asal kafein [sintetis atau alami] dalam suatu produk makanan dan minuman [Gambar 5].
Gambar 5. Detekai jenis kafein dalam beberapa jenis minuman.
Kelompok minuman dengan kafein alami [dari tumbuhan] mempunyai nilai isotop δ13 antara -32 sampai -25 ‰. Sedangkan, kelompok minuman yang menggunakan bahan kafein sintetis memiliki nilai isotop δ13 antara -33 sampai -38 ‰. Penemuan ini memudahkan konsumen untuk memilih suatu produk berkafein yang dianggap menjamin rasa aman dalam penggunaannya.
PENUTUP
Minuman berenergi merupakan suplemen kesehatan. Hanya dikonsumsi saat dibutuhkan. Dalam Peraturan BPOM Nomor 17 Tahun 2019, suplemen adalah produk pangan untuk melengkapi kebutuhan zat gizi normal. Minuman ini umumnya mengandung kafein, taurine, ginseng dan vitamin. Dirancang untuk konsumsi orang dewasa yang sedang melakukan aktivitas fisik ekstra. Anak-anak dan wanita hamil atau dalam periode menyusui bayinya tidak dibenarkan mengkonsumsi minumam berenergi.
Konsumsi minuman berenergi sebaiknya mengikuti prinsip pola makan 3 J [jenis, jumlah dan jadual]. Memilih jenis minuman berenergi yang menyertakan label fakta nutrisi. Terutama kandungan kafein di dalamnya. Batas aman konsumsi kafein per hari maksimum adalah 400 mg. Setara dengan 1 – 2 botol minuman berenergi kemasan 250 ml. Itupun tidak dikonsumsi secara berurutan dalam rentang waktu yang pendek. Interval [jadwal] minum harian disesuaikan dengan waktu paruh kafein dalam tubuh, yaitu 3 – 4 jam.
BAHAN BACAAN
BPOM [2019]. Perubahan atas Peraturan Badan Pengawas Obat dan Makanan Nomor 17 Tahun 2019 tentang Persyaratan Mutu Suplemen Kesehatan.
Fahria, S [2022]. Konsumsi Minuman Manis Kemasan Pada Mahasiswa Prodi Gizi. Jurnal Gizi Unesa. Volume 02 Nomer 02 Tahun 2022, 95 – 99.
Franks, A. M., Schmidt, J. M., McCain, K. R., & Fraer, M. (2012). Comparison of the Effects of Energy Drink Versus Caffeine Supplementation on Indices of 24-Hour Ambulatory Blood Pressure. Annals of Pharmacotherapy, 46(2), 192–199. doi:10.1345/aph.1Q555.
Jochmann, M.A [2012]. Caffeine in Your Drink: Natural or 254 Synthetic. PHYS org.com.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4682602/
http://www.solsticenergy.co.uk.
http://www.chem.vander-lingen.nl.
http://www.kindstechnology.com.
https://www.industryarc.com/Research/Caffeine-Market-Research-504527.
Shimizu, S [2015]. Caffeine dimerization: effects of sugar, salts, and
water structure. Food Funct., 2015, 6, 3228.
Zhang L., et-al [2012]. Caffeine in Your Drink: Natural or Synthetic? Anal. Chem.2012, 84, 6, 2805–2810.
=====O=====